任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著全球能源結構的轉型以及環(huán)境保護意識的提升，新能源汽車在全球范圍內(nèi)得到了迅速推廣與應用。無論是純電動汽車、插電式混合動力汽車還是燃料電池汽車，其都成為了實現(xiàn)交通領域可持續(xù)發(fā)展的關鍵工具。盡管新能源汽車在減少溫室氣體排放、降低對化石能源的依賴方面取得了顯著成效。但它們所特you的能源存儲系統(tǒng)，如鋰電池，存在安全隱患。特別是在碰撞、故障或過熱等情況下易引發(fā)火災事故，一旦發(fā)生滅火難度大，且極有對人員和環(huán)境造成嚴重危害。基于此，文章對新能源汽車火災滅火技術進行了分析和探究，旨在通過探究能夠為技術的應用起到一定參考作用。

關鍵詞：新能源汽車；火災；滅火技術；研究

1、引言

由于新能源汽車的火災具有獨te性，傳統(tǒng)汽車火災滅火方法往往難以適應。例如，鋰電池的熱失控特性，要求人們使用大量水或開發(fā)出新型的滅火劑和滅火系統(tǒng)，以便快速降溫并控制火勢蔓延。此外，新能源汽車的救援和滅火，還需要詳細的事故處理流程和更專業(yè)的救援技術，來應對潛在的電氣沖擊風險和有毒氣體釋放問題。針對該現(xiàn)狀，更應加強相關滅火技術的應用，為消防救援工作的創(chuàng)新發(fā)展，提供科學的指導和技術支持。

2、鋰電池火災事故的原因研究

2.1過充對于鋰電池產(chǎn)生的影響

對于此方面的研究人員來說，已對于鋰電池的主要組成原理、熱反應機理等方面實施了大力的實驗分析及研究。王宏偉等人對于鋰電池在各種溫度狀態(tài)之下過放過充的變化方面進行了研究，并以-30℃、20℃及40℃作為主要的代表，逐一實施了過充過放實驗，而*終的實驗結果表明溫度越高，那么過充的危險性則會越大，也會更加提高電池的溫度。段冀淵等人對充電循環(huán)對于電池過充所產(chǎn)生的影響進行了分析和研究，而*終的結果表明循環(huán)的頻率越快，那么電池爆炸的節(jié)點則會越早，這則為電池在進行過幾次的充電與放電之后，對于其內(nèi)部結構所產(chǎn)生的微小傷害，而這種傷害在大倍率過程的狀況之下就會加以暴露，而后就會影響到電池所具備的安全性。

2.1.1安全隱患：過充會導致電池內(nèi)部產(chǎn)生過量的電荷，這些過量的電荷無法被正常容納和釋放，導致電池內(nèi)部壓力和溫度升高，會引發(fā)熱失控，導致電池過熱、發(fā)生燃燒甚至爆炸，從而增加了火災和安全事故的風險。為了防止這種情況發(fā)生，在鋰電池的設計和使用過程中需要嚴格控制充電電壓和充電時間，采用電池管理系統(tǒng)（BMS）監(jiān)控電池狀態(tài)，以及在充電過程中實施過充保護措施等。

2.1.2.電解液分解：過充會導致電池內(nèi)部產(chǎn)生過量的電荷，這些過量電荷無法被正常容納和釋放，導致電池內(nèi)部的壓力升高，這種過度的壓力導致電解液的分解和氣體的生成，進而增加了電池內(nèi)部的壓力，加劇了火災的危險性。電解液是鋰電池的重要組成部分，它通常由有機溶液和鋰鹽組成，過充會導致電解液中的有機溶液分解，產(chǎn)生氣體，如碳氫化合物和二氧化碳，這些氣體的產(chǎn)生會進一步增加電池內(nèi)部的壓力，引發(fā)電池破裂、漏液、起火或爆炸等危險情況。

2.1.3.壽命縮短：過充會加速鋰電池的老化過程，對電池的壽命和性能造成負面影響，當電池過充時，電解液中的鋰鹽會發(fā)生異常的沉積，導致鋰枝晶的形成。這些枝晶的產(chǎn)生會損壞電池內(nèi)部的結構，導致電池的容量下降和內(nèi)部電阻增加，從而加速了電池的老化過程，此外，過充會導致電池發(fā)熱，引發(fā)了內(nèi)部的化學反應，加速了正極和負極材料的分解和結構破壞，進而降低了電池的循環(huán)壽命和可靠性。

2.2短路對于鋰電池產(chǎn)生的影響

對于鋰電池來說，電解質(zhì)及電極材料都屬于易燃物品，也易于產(chǎn)生損壞的情況，致使電池短路狀況的發(fā)生，鋰電池之中的能量會以熱這一形式加以釋放，而此種迅速放熱的方式，會導致電池溫度快速上升。在高溫狀況之下，則會導致電解液出現(xiàn)燃燒的狀況，進而則會導致電池被燃燒，若是周圍存在易燃的物品，那么就會導致爆炸狀況的發(fā)生，無疑會威脅到周圍人們的生命安全。

2.2.1高溫和熱失控：短路是指在電池正負極之間發(fā)生的直接接觸，會導致電池內(nèi)部大量電流的瞬時流動，從而引發(fā)電解液的閃耀燃燒、高溫和大量氣體的產(chǎn)生，這種情況會迅速升高電池內(nèi)部的溫度和壓力，引發(fā)火災，并導致電池的熱失控在發(fā)生短路情況下，電池內(nèi)部的熱量和氣體產(chǎn)生速度非常快，會導致電池外殼破裂，產(chǎn)生火花，引發(fā)起火、爆炸等安全事故。

2.2.2電池損壞：短路會導致電流過大，這會對電池內(nèi)部構件造成嚴重的損害，包括金屬箔、隔膜等，電池內(nèi)部的金屬箔通常用于傳導電流，而隔膜則用于隔離正、負極，如果發(fā)生短路，大電流會造成金屬箔的過熱和熔化，隔膜也會被損壞，導致正負極直接短路，這將進一步加劇電解液的閃耀燃燒和電池內(nèi)部的變化，導致更嚴重的安全問題。因此，電池短路不僅引發(fā)火災和熱失控，同時也會直接影響電池的正常運行。為了避免這種情況發(fā)生，需要在電池設計和使用過程中加強對短路的預防和控制，包括設計防護電路和采用高質(zhì)量的隔膜和金屬箔等材料以提高電池的抗短路能力。

2.2.3嚴重安全風險：短路造成電池內(nèi)部溫度超過其設計溫度范圍時，電池中的化學反應會變得不穩(wěn)定，進一步增加了電池熱失控和爆炸的風險。在短路情況下，電池的外殼會被電流和內(nèi)部產(chǎn)生的高溫壓力破裂，產(chǎn)生火花和高溫氣體噴射，引起火災、爆炸等嚴重的安全事故。這不僅對人身安全構成威脅，還對周圍環(huán)境和財產(chǎn)造成嚴重的損害和破壞。因此，在使用電池時，人們應該格外注意避免短路情況的發(fā)生。避免金屬導體直接接觸電池正負極，正確安裝和使用電池，并定期檢查電池的狀態(tài)和安全性，同時，選擇符合安全認證標準的電池產(chǎn)品，并遵循相應的使用和維護指南，也可以幫助降低短路引起的安全風險和預防爆炸事件的發(fā)生。

3、技術分析與應對策略

電池熱失控是引發(fā)新能源電動汽車火災的根本原因。鋰電池通過制漿、涂膜、裝配、老化等工序組裝成成品，受工藝環(huán)境、材料質(zhì)量、參數(shù)控制、操作精密性等因素影響，可能產(chǎn)生內(nèi)部質(zhì)量缺陷，如毛刺、錯位、粉塵吸附、隔膜受損等，導致電池在使用中因絕緣不良引發(fā)短路，內(nèi)部積聚大量熱，繼而引發(fā)電解液氣化，如果反應得不到控制，內(nèi)部溫度將持續(xù)升高，*終導致電池鼓包、破裂。單個電池熱失控產(chǎn)生的能量，足以引起周邊存放電池的熱失控連鎖反應，*終導致火災爆炸。

3.1火情探測

針對新能源汽車發(fā)生的火情，進行火情探測工作是非常重要的，特別是在夜間充電時。做好火情探測，應選擇適合的火情探測設備，例如溫度探測儀、紅外熱成像儀、有毒氣體探測儀、可燃氣體探測儀等，這些設備可以用來對鋰電池電動汽車易燃空間進行點式火情探測。以便迅速采取措施控制火情蔓延。

3.2掌握火災現(xiàn)場情況

為更好地實施新能源汽車滅火救援，確保消防救援工作能夠有針對性和高效進行，需要掌握火災現(xiàn)場實際情況。從以下幾個方面出發(fā)可以有效改善滅火救援效果：

首先，消防救援隊伍在接到報警后，應當針對新能源汽車火災情況進行詳細的了解與詢問，包括車輛的型號、品牌，電池容量、性能等關鍵信息，以便制定相應的滅火救援方案。這可以通過調(diào)閱新能源汽車資料庫、汽車服務手冊等途徑獲取必要信息，并且必要時向當?shù)亟?jīng)銷商咨詢相關信息。

其次，一旦消防救援人員到達火災現(xiàn)場，需要立即展開全fang位的火情偵cha工作，包括確定火災車輛的電池型號、過火面積、實際著火位置、有無人員被困等關鍵信息。同時要求消防指揮員聯(lián)系廠家了解鋰電池容量、電壓、位置、隔離斷電方式等，結合地形、交通、水源等狀況，展開細致的核查，以確定*終的戰(zhàn)術方案，并根據(jù)實際情況科學部署火災救援力量。

通過以上措施，消防救援隊伍能夠更全面地掌握新能源汽車火災現(xiàn)場的實際情況，了解關鍵信息，并據(jù)此制定科學合理的滅火救援方案，*大限度地減少火災帶來的損失，保障人員安全。

3.3現(xiàn)場警戒

現(xiàn)場警戒對于處理新能源汽車火災非常重要，火災現(xiàn)場的煙霧彌漫，鋰電池電動汽車燃燒溫度較高，因此滅火救援人員抵達現(xiàn)場后需要關注火情的安全指數(shù)，并評估現(xiàn)場安全形勢，以確定警戒區(qū)域，并且及時采取相應的警戒處理措施，避免火勢進一步蔓延。

一旦確定警戒范圍，需要及時疏散圍觀群眾，并協(xié)調(diào)交警部門疏導交通，將火災事故現(xiàn)場劃分為火災撲救區(qū)、人員待命區(qū)、傷員轉運區(qū)，并對警戒范圍進行嚴格封控，對進出人員進行安全防護情況核查。

使用可燃氣體探測儀不間斷偵cha事故現(xiàn)場，以調(diào)整各階段的警戒范圍。同時使用測溫儀實時監(jiān)測事故車輛電池位置的溫度，能夠幫助調(diào)整警戒范圍，確保救援人員和群眾的安全。

3.4選擇適宜滅火劑

在滅火時，更應加強滅火劑的合理選擇，確保具有一定的適用性、有效性。像常見的三元鋰電池火災，在滅火時，應做好分析。導致三元鋰電池的起火原因多是內(nèi)部高溫高壓氣體噴射，這會導致內(nèi)部高溫小顆粒被點燃后形成火焰，是典型的氣體著火。據(jù)德國機動車監(jiān)督協(xié)會（DEKRA）的相關研究成果，水在撲救鋰電池電動汽車火災方面有著*好的效果，能夠有效撲滅火焰。現(xiàn)階段消防救援隊伍中配備的滅火yao劑多是水、干粉、泡沫等，如二氧化碳滅火劑、ABC干粉等。雖然這些滅火劑能夠撲滅明火，但在撲滅鋰電池電動汽車火災時會出現(xiàn)復燃問題。因此，針對水在滅火過程中時間長、耗水量大的問題，可以考慮在水中添加多功能環(huán)保滅火劑，如F-500泡沫滅火劑或滅火助劑Firesorb。這些多功能環(huán)保滅火劑可以有效減少用水量、減少滅火時間，提高滅火效果，從而更好地應對鋰電池火災帶來的挑戰(zhàn)。

3.5制定基本作戰(zhàn)流程

消防救援隊伍接警后，首先可結合火災事故等級，調(diào)集搶險救援車、泡沫消防車、水罐消防車等車輛，并攜帶必要的裝備器材，同時調(diào)集其他聯(lián)動力量協(xié)助處置；根據(jù)火情探測情況，確定存在的風險，如爆炸、觸電、有毒氣體、復燃等，以確定后續(xù)作戰(zhàn)工作；之后規(guī)劃作戰(zhàn)布局：根據(jù)風向規(guī)劃進攻陣地，并明確指揮架構、任務分工，通過紅外熱像儀進行溫度檢測，明確戰(zhàn)術優(yōu)先事項。

滅火時，還應根據(jù)火情和車輛狀況判斷是否需要進行車輛加固和固定作業(yè)，以確保救援過程安全有效進行。在做好周圍警戒的同時，使用水槍進行火勢控制，同時進行車門破拆和切斷電源等作業(yè)。

切斷電源后等待車輛熄火，對電動汽車進行正確破拆和電池切斷操作，同時佩戴防護設備確保人員安全，避免復燃情況的發(fā)生。在撲滅火災后仍需對車輛進行監(jiān)控，避免復燃情況的發(fā)生。

3.6確定滅火方式

針對鋰電池電動汽車火災的特殊危險性，滅火和救援工作需要根據(jù)具體情況采取相應的滅火方式。首先，針對高壓電池狀態(tài)，若未著火，可參考普通車輛起火處理方式；若已著火，則需要大量水冷滅火，需確保消防車攜帶足夠水源，并在安全距離外展開滅火。為減少經(jīng)濟損失，如果電池未著火，可以拆卸其他電池后再進行水冷滅火。稀釋送風滅火適用于高壓電池未著火且車輛內(nèi)有人員被困情況。通過大量水沖擊火勢，設計水幕保護機制，同時利用送風機與其他輔助設施驅逐煙霧。若電池已著火，則需要持續(xù)監(jiān)控電池溫度，避免火勢再次擴散。灌注滅火的方式適用于前期干預不及時、水冷效果不明顯且車內(nèi)無人員的情況。通過擋板、沙土等材料直接覆蓋車輛來滅火，可以簡單直接進行。但在車主同意的情況下展開滅火，以免給車主造成較大的損失。若是火災發(fā)生在人員密集區(qū)域的區(qū)域，為降低危險，可進行轉移滅火，將車輛轉移至其他位置處理，以減少對周圍影響。若以上手段均難以達到滅火目的，需要嚴控火勢情況，并通過監(jiān)測裝置掌握火災情況，根據(jù)后續(xù)發(fā)展采取對應滅火方式，以避免火勢繼續(xù)蔓延。

實際滅火救援中，需綜合考慮各種因素，諸如火情的具體情況、車輛狀態(tài)、人員安全、周邊環(huán)境，滅火方式的可行性與效果，以及特殊情況下的經(jīng)濟損失等等，所以需要經(jīng)過深思熟慮的選擇確定，并在確保救援人員和周圍環(huán)境安全的前提下堅決執(zhí)行。

4、安科瑞AcrelCloud-9000充電站運營平臺

4.1平臺概述

安科瑞充電站運營平臺依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI等技術，對充電站配電系統(tǒng)的運行、電能消耗、電能質(zhì)量、充電安全和行為安全進行實時監(jiān)控和預警，為充電站的可靠、安全、經(jīng)濟運行提供保障，并及時切除安全隱患、避免電氣火災發(fā)生，從而保障人員的生命財產(chǎn)安全，打造“安全、高效、舒適、綠色"的“人—車—樁—電網(wǎng)—互聯(lián)網(wǎng)—多種增值業(yè)務"的智慧充電站，提升充電站的社會和經(jīng)濟價值。

4.2適用場合

可廣泛應用于醫(yī)院、學校、酒店、體育場等公共建筑；商業(yè)廣場、產(chǎn)業(yè)園等綜合園區(qū)；企業(yè)、住宅小區(qū)等場所。

4.3系統(tǒng)結構

平臺采用分層分布式結構，主要由感知層、網(wǎng)絡層和平臺層三個部分組成，詳細拓撲結構如下：

現(xiàn)場設備層：連接于網(wǎng)絡中的各類傳感器，包括多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電能質(zhì)量分析儀表、電氣火災探測器、限流式保護器、煙霧傳感器、測溫裝置、智能插座、攝像頭等。

網(wǎng)絡通訊層：包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關、網(wǎng)絡交換機等設備。智能網(wǎng)關主動采集現(xiàn)場設備層設備的數(shù)據(jù)，并可進行規(guī)約轉換，數(shù)據(jù)存儲，并通過網(wǎng)絡把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務器，智能網(wǎng)關可在網(wǎng)絡故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地，待網(wǎng)絡恢復時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù)，保證服務器端數(shù)據(jù)不丟失。

平臺管理層：包含應用服務器和數(shù)據(jù)服務器，完成對現(xiàn)場所有智能設備的數(shù)據(jù)交換，可在PC端或移動端實現(xiàn)實時監(jiān)測充電站配電系統(tǒng)運行狀態(tài)、充電樁的工作狀態(tài)、充電過程及人員行為，并完成微信、支付寶在線支付等應用。

多功能電力儀表、汽車充電樁、電瓶車充電樁、電氣火災探測器、限流式保護器、智能插座可通過全網(wǎng)通4G通訊模組與平臺直接通訊。

電能質(zhì)量分析儀表、煙霧傳感器和測溫裝置通過RS485，攝像頭通過RJ45與智能網(wǎng)關通訊，再由智能網(wǎng)關通訊通過4G統(tǒng)一與平臺通訊。

限流式保護器既可以通過4G連接平臺，也可以通過RS485連接網(wǎng)關。

平臺搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之后，客戶可以在任意能聯(lián)網(wǎng)的地方，通過有權限的賬號登陸網(wǎng)頁以及手機APP查看各處的運行情況。

4.4相關產(chǎn)品介紹

4.4.17KW交流充電樁AEV-AC007D

產(chǎn)品功能

1）智能監(jiān)測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能，如運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電計量與計費以及充電過程的聯(lián)動控制等。

2）智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能，可將計量信息通過RS485分別上傳給充電樁智能控制器和網(wǎng)絡運營平臺。

3）云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，財務報表分析等等。

4）保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能。

5）材質(zhì)可靠：保證長期使用并抵御復雜天氣環(huán)境。

6）適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合GB/T20234.2-2015國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。

7）資產(chǎn)安全：產(chǎn)品全部由中國平安保險承保，充分保障設備、車輛、人員的安全。

4.4.2直流充電樁系列

4.4.3電氣火災探測器ARCM300-Z

4.4.4限流式保護器ASCP200

產(chǎn)品功能：

1）短路保護：保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

2）過載保護：當線路電流過載且持續(xù)時間超過動作時間（3~60秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

3）表內(nèi)超溫保護：當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號；

4）組網(wǎng)通訊：保護器具有1路RS485接口，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

4.5平臺功能

4.5.1首頁

平臺首頁顯示充電站的位置及在線情況，統(tǒng)計充電站的充電數(shù)據(jù)

4.5.2實時監(jiān)控

1）充電站監(jiān)控

可以按站點名稱進行篩選，顯示站點詳情、充電槍列表、統(tǒng)計訂單信息、故障記錄，點擊某個充電槍編號后在進入充電槍監(jiān)控頁面實時監(jiān)測變壓器負荷（搭配ACM300T、ADW300），當負荷超過50%時，系統(tǒng)會限制新增開始充電的充電樁的功率，降為50%，當變壓器負荷超過80%時，系統(tǒng)將不允許新增充電樁開始充電，直到負荷下降為止。如圖所示：

統(tǒng)計當前充電站各充電樁回路的數(shù)據(jù)；通過卡片的形式展現(xiàn)充電樁的數(shù)據(jù)；顯示故障列表；如圖所示：

2）充電樁監(jiān)控

顯示充電樁充電數(shù)據(jù)；顯示各回路的充電狀態(tài)；可以對充電中的回路進行手動終止；顯示訂單信息、故障信息；如圖所示：

3）設備監(jiān)控

顯示限流式保護器的狀態(tài)，包括線路中的剩余電流、溫度及異常報警，如圖所示：

4.5.3故障管理

1）故障查詢

故障查詢中記錄了登錄用戶相關聯(lián)的所有故障信息。如圖所示：

2）故障派發(fā)

故障派發(fā)中記錄了當前待派發(fā)的故障信息。如圖所示：

3）故障處理

故障處理中記錄了當前待處理的故障信息。如圖所示：

4.5.4能耗分析

在能耗分析中，可查看指ding時段關聯(lián)站點和關聯(lián)樁的能耗信息并顯示對應的能耗趨勢圖。如圖所示：

4.5.5故障分析

在故障分析中，可查看相關時間內(nèi)的故障數(shù)、故障狀態(tài)、故障類型、趨勢分析以及故障列表。如圖所示：

4.5.6財務報表

在財務報表中，可根據(jù)時間查看關聯(lián)站點的財務數(shù)據(jù)。如圖所示：

4.5.7收益查詢

在收益查詢中，可查看總的收益統(tǒng)計、收益變化曲線圖、支付占比餅圖以及實際收益報表。如圖所示：

5、結語

綜上所述，隨著新能源汽車市場的快速增長，針對其火災滅火技術的研究具有至關重要的意義。其不僅關系到乘員和救援人員的生命安全，也關系到財產(chǎn)損失和環(huán)境保護。通過對各種滅火技術的研究應用，滅火劑、救援器材的合理選擇，才能為人民群眾和消防救援人員的生命安全提供有力的保障。

參考文獻：

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[2]包車勒木格.新能源汽車火災的滅火戰(zhàn)略戰(zhàn)術分析[J].消防界(電子版),2023(07):129-131.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

[4]陶樟濤，黃佳偉，新能源汽車火災滅火技術的研究，2023.

作者簡介：任運業(yè)，男，安科瑞電氣股份有限公司。